用于复杂材料的镶件

全硬化钢、硬质粉末金属、耐热高温合金和双金属在工业上都得到了更广泛的接受。虽然这些材料提供了几乎不可摧毁的零件，但它们也面临着一个困难:如何以合理的成本将每个零件加工成最终形状。幸运的是，刀具供应商已经在铣削和车削困难材料的刀片方面取得了巨大的进步。今天的涂层碳化物、金属陶瓷、立方氮化硼(CBN)和多晶金刚石(PCD)都发挥了作用。具有特殊几何形状和涂层的先进材料镶件可以承受机械冲击和高温，同时还能抵抗磨料磨损。然而，有效地使用这些插入可能需要各种外部因素——其中之一可能是与知识丰富的工具供应商合作。

因为切削刀片的成本相对低，通常只有3％的总加工成本的碳化物插入件，并且使用CBN使用的5至6％，使用更便宜的插入物可能是假经济的。先进的材料插入物可以在缩短的循环时间或更好的零件中支付。

另一方面，在大型铣刀中填充不必要的外来镶齿是一个昂贵的错误。CBN刀片的价格是硬质合金的8到10倍。以错误的速度和进给速度运行这些先进的材料刀片会损害零件质量和刀具寿命。在困难的库存情况下，选择合适的刀片需要对加工经济和整个过程的评价。

收益和权衡

考虑整个应用程序。当考虑替换刀片的时间时，可以在公差和表面光洁度方面可以昂贵的碳化物插入件的昂贵的碳化物插入件可能是昂贵的。真正的生产率从理解吞吐量，周期时间和插入性能的权衡。

在一个专业的低音量实例中，用涂层碳化物切削刀片成功研磨烧结碳化钛燃气轮机叶片。在120 sfm下，碳化物切削刃切割良好，仅为5至10分钟。可接受的插入寿命通常在高批量生产中置于15至30分钟，难以材料，但具有低速率部分，短插入寿命和频繁的工具变化不是主要的缺点。然而，较长的插入寿命确实在全面生产中变得重要，以减少更改工具的停机时间和劳动力，并提高机器利用率和吞吐量。碳化物适用于涡轮刀片，但是现在应该达到更高的批量生产，应用程序可能是难以证明的，更昂贵的插入CBN。

先进的材料刀片的生产力要求采用正确的进给和速度。山特维克可乐满的CBN刀片纳入加强，倒角的边缘，以消除边缘突破常见时，切割材料的硬度超过50 RC。然而，即使有这样的韧性，CBN刀片要求切割机参数保持紧公差。将速度降低10%或过高10%都会极大地影响性能。

如果面临需要加工一个困难的材料，考虑联系你的刀具供应商。供应商可以根据其他人处理相同问题的方式提供解决方案。当需要试验时，仔细的试错通常从硬质合金刀片开始，然后转向更硬和更昂贵的刀具。现代的刀具几何形状，刚性的刀架和精细的加工程序通常使低成本的硬质合金刀片适合艰苦的工作。何时超越碳化物将因应用而异，但广泛类别的材料确实构成常见的加工挑战。

硬化钢

用于许多用途的钢合金正变得越来越坚硬。工具钢一度被认为硬度为45rc，而硬化到63rc的钢现在在模具工业中很常见。曾经只在热处理前切割零件的模具制造商，现在都是在完全硬化的条件下精密加工工具钢，以避免热处理变形。当铣削完全硬化合金时所遇到的热和压力会导致切削刀片的塑性变形和快速的刀片失效。

即便如此，用碳化物加工全淬硬钢还是很经济的。一个例子涉及航空航天加工。一家主要的航空航天制造商转而使用山特维克GC1025硬质合金刀片，重新镗孔大量的淬硬300M型钢，4340修改。当钢的硬度为30至32 RC时，大多数金属在热处理前就被除去了。然而，为了纠正变形，大工件中的精密孔必须重新镗孔，一旦股票完全硬化到54或55 RC。

部分内部的一个特别具有挑战性的特征需要三次再钻孔来实现所需的耐受性和结束。硬质材料与中断切割结合，在小于一个通过后脱掉了金属陶瓷切割边缘。鉴于破碎的边缘可能会破坏一部分，这尤其令人惊讶。相比之下，先进的细粒碳化物粘合夹层，其具有坚韧的物理气相沉积（PVD）涂层和尖锐的切割作用持续六至九个切口。要利用碳化物插入件，工具供应商建议将切削速度从300 SFM降至175 SFM，但保持相同的切割深度。三次通过钻孔的速度较低，碳化物插入件大约20分钟，用金属陶瓷切割器与一小时超过一个小时。更重要的是，碳化物插入件的附加边缘安全性最小化了破碎边缘的风险，包装了昂贵的工件。

建立用碳化物插入刀片磨削加工参数，通常以100 SFM开始。测试切割可以从150到180 SFM的速度构建。每齿通常的饲料速率为0.003至0.004英寸。插入空档或轻微负耙的几何形状通常提供比正耙刀片更强的边缘。圆形硬质合金插入件在加工硬钢时也能带来优势。该配置文件提供了更强大的工具，而无需脆弱的尖角。

在选择硬质合金牌号时，应考虑增韧牌号。在淬硬钢中，它们提供了对高径向切削力和严重进出冲击的边缘安全性。或者，特别配制的高温等级可以承受由60钢筋混凝土硬化钢产生的热量。带有氧化铝涂层的抗冲击硬质合金刀片还可以对抗铣削硬钢所产生的高温。

烧结金属

粉末冶金的发展正在生产应用范围广泛的超硬烧结金属。一个制造商开发了粉末镍复合合金含有钨或钛碳化物，以达到53至60 RC的硬度。镍合金基体内的碳化物颗粒可以达到90 RC。当铣削这些材料时，涂层硬质合金刀片遭受迅速的侧面磨损，其主要切削刃磨损平。微观结构内的超硬颗粒会产生“微颤振”，加速插入磨损。硬质合金刀片在加工硬料的剪切压力下也会断裂。

CBN刀片为切割含钨和钛碳化物的硬质粉末金属提供了一种有效的方法。先进的几何学可以克服微颤。一位对粉末复合合金进行铣削的用户发现，先进的CBN刀片比最好的硬质合金刀片耐用2000倍以上。五齿面铣刀以200 sfm和0.007英寸每边进给速度在硬料上完成了测试切割，比电火花加工速度快75%。

为了更好地利用CBN，切削参数必须保持在一个紧密的范围内。速度在160 sfm左右，每齿的进给只有0.004到0.006英寸，显得缓慢，但在加工烧结材料时，它们是高度多产的。精确的加工参数最好由30- 60秒的测试切割确定。从低速开始，直到切削刃出现过度磨损。

通常应加工困难的材料干燥以保持在切削刃上保持一致的温度。在大多数情况下，具有双负几何形状的圆形切割器最有效，并且切割深度通常限制在0.04至0.08英寸。

通过定义铣削切割中断切断。在罗克韦尔60或更高的材料中恒定的锤击导致独特的加工应力。因此，机器和工具必须提供最大的刚度，最小突出和最大强度，以适应加工过程中的高冲击载荷。

超合金

为航空航天工业开发的耐热高温合金(hrsa)在汽车、医疗、半导体和发电应用中得到了更广泛的接受。熟悉的hrsa如Inconel 718和625,Waspalloy和钛6Al4V现在加入了新的钛基体和铝镁基体材料。所有这些都给加工带来了挑战。

超合金很难;一些等级的钛在330 Brinell硬度下加工。通过常规合金，切割区温度大于2,000°F软化分子键，并为芯片产生流量区。相反，使HRSA如此理想的耐热性保持在整个加工循环中努力。

HRSA也倾向于削减它们的硬化，切割切削刀片到过早失效。切割HRSA的难度是复合的，其中未剥皮的股票被磨料，刀刃尺度覆盖，刀刃刻度佩戴切割边缘更快。

由于加工困难，高温合金的切削速度很慢。例如，Inconel 718的刹车键铣削与山特维克GC2040级硬质合金刀片在200 sfm。山特维克7020 CBN刀片在外部车削/面刷应用的相同合金车削速度为260 sfm。相比之下，无涂层硬质合金刀片通常在400至800 sfm切削工具钢。hrsa的进料一般与加工工具钢时使用的进料相当。

切削刀片到机器HRSA的选择取决于材料和工件。带积极耙几何形状的硬质合金刀片将有效地切断薄壁的HRSA股票。然而，厚壁部件可能需要具有负切割边缘几何形状的陶瓷插入物以产生更高效的犁流动作。虽然在最难以保持均匀的边缘温度的最难以保持均匀的边缘温度的情况下，干加工优选，但即使在非常低的速度下也需要冷却剂。

HRSA的持续硬度加速了切削刀片的鼻子半径上的磨损。没有尖角的圆形插入件提供最强的切削刃，但HRSA共用的工作硬化导致逐渐插入缺口。连续加工通道的切割深度变化避免了工作硬化的区域，消除了Notch Baseup，并延长了切割边缘的寿命。切割深度可以在0.300英寸上变化，或者在随后的切口上达到0.125英寸和0.100英寸。

双星

双金属部件将硬质材料置于特定的磨损区域，周围环绕着或与较软的合金混合。它们在汽车行业和其他地方越来越受欢迎，并构成特殊加工挑战。CBN刀片是如此的生产切削合金硬度大于50，如果他们击中较软的材料可以断裂。PCD刀片能够加工研磨铝，切割黑色金属时过度磨损。

加工双金属可致电用户，工具供应商和机器供应商开发的精制加工程序。在一个应用中，前面描述的硬粉金属复合合金热静电地压在更昂贵的316个不锈钢基板上。将螺旋插入的工具路径编程到机器控制中，施加最佳进料和速度，首先将粉末金属区加工，然后是背衬。

为了高效地加工双金属气缸体，汽车制造商必须同时使用耐磨的铝合金和铸铁气缸套。该零件的设计意味着硬铁磨损区不能与软铝隔离。然而，机器程序提供非常低的速度和非常轻的切割深度，使耐磨损的PCD刀片机床铝和铁无需频繁更换工具。